Tieteellinen tutkimus laitoksilla
Yksityiskohtaisemmat kuvaukset matemaattis-luonnontieteellisen tiedekunnan laitosten tutkimusaloista on esitetty yksiköiden strategioissa. Tutkimuksen painopisteet laitoksilla kohdentuvat seuraavasti:
Biokemian ja elintarvikekemian laitos
Laitoksen eri aloja yhdistää kokeellinen molekyylitason tutkimus, joka liittyy soluissa tapahtuviin elämää ylläpitäviin kemiallisiin reaktioihin. Keskeisiä kysymyksiä ovat, miten erilaiset molekyylit rakentuvat, toimivat ja ovat vuorovaikutuksessa keskenään. Tavoitteena on muunmuassa selvittää mitä erilaisissa fysiologisissa prosesseissa tapahtuu, sekä kehittää analyyttisiä ja diagnostisia määritysmenetelmiä niiden mittaamiseen.
- Entsyymitutkimus ja solubiologia. Entsyymit katalysoivat ja säätelevät kaikkia soluissa tapahtuvia kemiallisia reaktioita ja ovat näin ollen keskeisessä asemassa biokemian eri osa-alueiden tutkimuksessa. Laitoksella tutkitaan lukuisten erilaisten bakteeri- ja eukaryoottiperäisten entsyymien toiminnan ja rakenteen välistä vuorovaikutusta, säätelyä sekä solutason funktiota. Tutkimuksessa yhdistyvät biokemian keskeisimmät tutkimusalueet geenitason molekyylibiologiasta, in vitro entsyymikemiaan, rakennebiologiaan ja solubiologiaan. Tieto toimii perustana soveltavalle tutkimuksella esimerkiksi analytiikan, diagnostiikan sekä lääkekehityksen eri aloilla.
- In vitro diagnostiikka ja molekulaarinen biotekniikka. Laitoksella tehdään soveltavaa molekyylitason tutkimusta, jonka tavoitteena on kehittää parempia analytiikan ja diagnostiikan apuvälineitä. Tutkimustoiminta ulottuu merkkiaineteknologioista geenitekniikalla tuotettuihin ja muokattuihin vasta-aineisiin. Menetelmiä hyödynnetään muunmuassa perinnöllisten sairauksien ja syövän osoittamisessa sekä virusten tunnistamisessa. Tutkimus pyrkii myös tukemaan alan korkean teknologian teollisuutta pitkäkestoisilla yhteistyöhankkeilla.
- Elintarvikkeiden ominaisuudet ja terveellisyys. Elintarvikkeisiin liittyvän tutkimuksen painopisteinä ovat erityisesti rasvojen ja rasvaliukoisten yhdisteiden kemia ja biokemia. Menetelmäkehityksen lisäksi laitoksella tutkitaan uusien raaka-aineiden ja perinteisten elintarvikkeiden koostumusta ja niiden terveyteen vaikuttavia tekijöitä. Pro- ja prebioottitutkimuksen päämääränä on selvittää niiden fysiologisesti merkittäviä ominaisuuksia ja vahvistaa niiden terveysvaikutuksia.
- Fotosynteesi ja bioenergia sekä fotosynteettisten eliöiden (kasvien ja syanobakteerien) sopeutumismekanismit. Molekulaarisen kasvibiologian osasto on Suomen johtava fotosynteesin tutkimusyksikkö, jossa tutkimuskohteina ovat yhteyttämisen molekyylimekanismit ja niiden säätely. Tutkijat selvittävät myös yhteyttävien organismien stressinsietokykyä ja mekanismeja, joilla kasvit ja syanobakteerit sopeutuvat ympäristön vaatimuksiin. Yksikössä etsitään keinoja nykyistä tehokkaamman bioenergiantuotannon kehittämiseen.
Biologian laitos
Laitoksen yleisenä vahvuutena on biologian kaikille organisaatiotasoille, molekyyleistä ekosysteemeihin, ulottuvan osaamisen integroiminen tutkimusongelmien ratkaisemiseen. Laitoksen tutkimustoiminta sijoittuu paljolti yliopiston yleisen painopistealueen sisälle.
- Biologisen monimuotoisuuden tutkimus. Aihepiirissä selvitetään monimuotoisuutta säätelevien bioottisten ja abioottisten tekijöiden vuorovaikutuksia erityisesti tropiikissa, Itämeressä ja sen rannikoilla sekä pohjoisissa ekosysteemeissä. Tutkimus käsittää myös soveltavia näkökulmia kuten biologisen monimuotoisuuden ylläpitoon liittyvät yhteiskunnalliset ja taloudelliset kysymykset sekä tietoteknisten menetelmien käyttö biodiversiteetti- ja ympäristötiedon hallinnassa.
- Eliöiden ympäristösopeutumisen tutkimus. Tutkimusala kattaa toisaalta solu- ja molekyylitason tutkimukset kasvien fotosynteesiin ja sen tehokkuuteen vaikuttavista tekijöistä sekä kasvi-ympäristö vuorovaikutuksista ja toisaalta molekyyli- ja solufysiologisen tutkimuksen eläinten sopeutumisesta abioottisen ympäristön muutoksiin sekä ympäristön saastumisen aiheuttamiin häiriöihin erityisesti vesiympäristössä tai yksilökehityksen aikana. Tärkeänä tutkimuskenttänä ovat myös trofiatasojen vuorovaikutuksien ja abioottisten tekijöiden merkitys populaatioiden sopeutumisessa ekosysteemiinsä ja vuorovaikutusten evolutiivinen merkitys niin terrestrisissä kuin akvaattisissa systeemeissä.
- Geneettinen ja solubiologinen tutkimus, jonka päämääränä on selvittää eläinten - erityisesti ihmisen - toiminnan ja perinnöllisyyden perusmekanismeja sekä toimintahäiriöiden aiheuttamia sairauksia.
Fysiikan ja tähtitieteen laitos
Tutkimus liittyy osittain yliopiston yleiseen tutkimuksen vahvuusalueeseen matemaattiset menetelmät. Olemassa olevan tiedon, taitojen ja laitteiden yhteiskäyttöä tehostetaan muodostamalla laitoksen laboratorioiden välille aihepiireittäin tutkimusklustereita.
- Avaruustutkimus ja astrofysiikka. Avaruusfysiikan tutkimus keskittyy auringon ja aurinkokunnan fysiikkaan ja avaruuden suurienergisiin hiukkasiin. Tutkimusedellytyksiä parannetaan laitekehityksen avulla.
- Optiikka ja spektroskopia. Spektroskopian alalla kehitetään uusia mittausmenetelmiä ja laitteita sekä kehitetään ja parannetaan laskentamenetelmiä ja tutkitaan molekyylispektroskopiansovelluksia. Kvanttioptiikan tutkimus keskittyy atomioptiikkaan, erityisesti laserjäähdytettyjen atomien fysiikkaan ja Bosen-Einsteinin kondensaattiin, sekä kvantti-informaatioon (sovelluksena mm. kvanttitietokone).
- Kondensoidun aineen fysiikka ja materiaalitutkimus. Tutkimuskohteina ovat magneettisten materiaalien ja suprajohteiden ohutkalvot ja suprajohtimet valmistettuina laitoksessa kehitetyistä nanojauheista. Atomivedyn fysiikan ja lääkeaineiden fysikaalista tutkimusta tehostetaan laitteistoa uusimalla. Materiaalien ja pintafysiikan perus- ja soveltavaa tutkimusta kehitetään sekä laitoksen sisälle että ulospäin laajenevan yhteistyön kautta.
- Teoreettisen fysiikan tutkimuskohteina ovat epälineaariset ilmiöt, hiukkasfysiikka ja kosmologia, kiinteän aineen teoria sekä kvanttimekaniikan perusteet - viimeinen osittain yhteistyössä matematiikan laitoksen kanssa.
- Tähtitieteen tutkimus selvittää mm. kvasaarien syntyä ja toimintaa, paikallisten galaksijoukkojen historiaa ja tulevaisuutta sekä linnunradan pimeää ainetta. Tähtitieteen tutkimus toimii suurelta osin Tuorlan observatorion tiloissa.
Informaatioteknologian laitos
Laitoksen tutkimus ulottuu teknologia-alustoista (mikroelektroniikan valmistustekniikat) ja ohjelmisto- ja laitteistokehitystekniikoista (ohjelmistotuotanto, sulautetut ja digitaaliset järjestelmät) eri sovellusalojen vaatimiin erityismenetelmiin niin teknis-luonnontieteellisissä sovelluksissa (erityisesti algoritmiset ratkaisut mm. bio- ja lääketieteen, kuvankäsittelyn ja tuotannon optimoinnin ongelmiin) kuin ihmistieteellisissäkin sovelluksissa (mm. järjestelmien käytettävyys ja tietotyö, digitaalinen sisältötuotanto sekä älykkäät tietoliikennejärjestelmät). Erityistä painoa pannaan osa-alueiden rajapinnoille, korostaen sovellusvetoista teknologian kehittämistä. Tutkimus tehdään TUCSin laboratorioissa ja keskuksissa.
Kemian laitos
Laitoksen tutkimuksen painopisteet liittyvät toisaalta yliopiston yleiseen biotieteiden painopistealueeseen ja toisaalta laitoksien välisiin ympäristötieteen ja materiaalitutkimuksen kehittämisalueisiin.
- Materiaalitutkimus, jonka painopisteet ovat sensoriteknologian ja molekyylielektroniikan tarvitsemien ohutkalvomateriaalien valmistus ja karakterisointi, jauhemaisten luminoivien materiaalien tutkimus ja niiden ominaisuuksien mallinnus sekä foto- ja elektroaktiivisten polymeerien ja orgaanisten makromolekyylien tutkimus.
- Bio-orgaaninen kemia. Tutkimusten tarkoituksena on nukleiinihappojen pilkkoutumisen ja modifikaatioiden mekanistinen ymmärtäminen ja tämän tiedon soveltaminen sairauksien syntymekanismien tutkimukseen sekä lääkkeiden ja diagnostisten menetelmien kehitykseen. Laaja tutkimuskokonaisuus on myös kiinteän kantajan pinnalla tapahtuva biopolymeerien ja niiden konjugaattien synteesi, jonka tavoitteena on stabiloida biopolymeerejä entsymaattista hajotusta vastaan, varustaa ne uusilla katalyyttisillä ominaisuuksilla tai kuvantamisen mahdollistavilla merkkiaineilla sekä parantaa niiden rikastumista soluihin.
- Ympäristökemiallinen tutkimus, jossa keskeisenä kohteena ovat erityisesti kasvien fenoliset sekundääriyhdisteet ja niiden ominaisuudet sekä vaikutukset herbivoreihin. Lisäksi tutkitaan vesihumuksen ja turpeen kemiallisia ominaisuuksia.
Maantieteen ja geologian laitos
Geologia
- Fennoskandian kallioperän tutkimus. Tutkimuksen päämääränä on ymmärtää kallioperämme syntyyn vaikuttavia tekijöitä, mm. magmaattisia, sedimentäärisiä, metamorfisia ja malminmuodostusprosesseja. Tutkimusta käytetään hyväksi kehitettäessä menetelmiä malminetsinnän ja mineraalivarojen arvioinnin tarpeisiin.
- Kvartäärikauden sedimenttien tutkimus. Tutkimuksessa toisaalta kehitetään käytäntöjä stratigrafisen maaperäaineiston keräämiseen, kolmiulotteiseen esittämiseen ja tulkintoihin ja toisaalta paneudutaan järvi- ja merisedimenttien paleoekologiaan. Tutkimusten kohdealueet ovat erityisesti Lounais-Suomi ja Saaristomeri sekä Etelä- ja Pohjois-Amerikka.
Maantiede
Maantieteellisen tutkimuksen keskeisenä piirteenä on luonnon ja ihmistoiminnan alueellisuus sekä näiden vuorovaikutus. Tutkimusryhmien toimintaa tukevat maantieteen laitoksen neljä strategista tutkimuksen ja opetuksen vahvuusalaa: alueellinen ympäristötutkimus , alueellinen kehittyneisyystutkimus , kaupunkitutkimus ja soveltava geoinformatiikka.
- Alueellisen ympäristötutkimuksen keskeisinä tutkimuskohteina ovat Pohjois-Eurooppa ja Neotropiikki. Luonnonympäristöä tarkastellaan kokonaisuutena, mukaan lukien maisematutkimus ja ympäristöhistoria.
- Alueellisen kehittyneisyystutkimuksen kohteina ovat aluekehitykseen ja aluepolitiikkaan liittyvät kysymykset lounaisessa Suomessa, latinalaisessa Amerikassa ja Afrikassa. Tutkimushankkeet ulottuvat maaseutujen elinkeinorakenteesta aina julkisen hallinnon toiminnan arviointiin.
- Kaupunkitutkimus kohdistuu erityisesti Turkuun ja muihin Varsinais-Suomen kaupunkeihin. Tutkimusaiheina ovat muun muassa kaupunkirakenteen muutokset, muutoksiin vaikuttavat toimijat, kaupungin kokeminen niin ekologisena kuin sosiaalisena ympäristönä, kaupunkiluonto ja eri tekijöiden vaikutukset kaupunkisuunnitteluun.
- Soveltavan geoinformatiikan hankkeissa tutkimuksen kohteina ovat esimerkksi tietopalveluiden kehittäminen internet-ympäristössä ja automaattista paikannusta hyödyntäen liikkuvissa päätelaitteissa. Laitoksen tutkijat ovat aktiivisesti mukana lukuisissa yhteishankkeissa, joissa kehitetään paikkatietoa hyödyntäviä tietopalveluita.
Matematiikan ja tilastotieteen laitos
Laitoksen tutkimuksesta suuri osa liittyy yliopiston yleiseen tutkimuksen painoalueeseen. Tutkimus ulottuu puhtaasta perustutkimuksesta lähellä sovelluksia olevaan tutkimukseen.
- Tietotekninen matematiikka. Tutkimusala sisältää automaattien ja formaalisten kielten teorian, sanojen kombinatoriikan, kryptografian ja koodausteorian.
- Biomatematiikka. Keskittyy biologisten ilmiöiden matemaattisen mallintamisen kehittämiseen yhtenä erityisenä tutkimuskohteena populaatiodynamiikka
- Lukuteoria. Tutkimusala käsittää analyyttisen ja algebrallisen lukuteorian, mm. Zeta- ja L-funktiot, Abelin kuntien aritmetiikan ja Iwasawa-teorian.